Investigation of corrosion in oil and pipelines through surface nano-treatment

Korozyon çevresel etkiler sonucu oluşan, malzeme için yıkıcı, petrol ve gaz üretimi ve taşınması için potansiyel risk oluşturan bir etkendir. Uygun mekanik özellikleri ve fiyatı nedeniyle karbon çeliğinden yapılmış boru hatları petrol ve gaz taşınmasında yaygın olarak kullanılır. Ancak, bu tip borular asidik ve tuzlu ortamlarda kullanıldığında iç korozyona yatkındırlar. Korozyon, pek çok alanda sebep olduğu yüksek maliyet sebebiyle önlenmesi konusunda yoğun çalışmalar yapılan ve ürün geliştirilmesinde önemi yüksek bir unsurdur. Korozyon üzerine yapılan çalışmalarda genellikle ürünün uygun teknik özelliklere ve maliyete sahip olması amaçlanmaktadır. Korozyon farklı yüzey iyiliştirme yöntemleri ile önlenebilir. Bu tez çalışmasının amacı kimyasal-mekanik parlatma yönteminin petrol sanayiinde kullanılan karbon jhuh çeliği üzerindeki korozyon dayanımı arttırıcı yönde etkisini araştırmaktır.Karbon çeliğinin korozif ortamlardaki davranışı üç bölümde incelenmiştir. İlk bölümde örnekler, karbon çeliğinin statik korozyon davranışının incelenmesi amacıyla farklı pH değerlerine sahip deiyonize suya bekletilmiştir. Ayrıca, geliştirilen akış düzeniği ile malzemelerin dinamik korozyon davranışı da incelenmiştir. Çeliklerin yüzey morfolojileri Atomsal Kuvvet Mikroskobu vasıtasıyla incelenmiştir. Yüzey kayma gerilmesi ile deiyonize suda bekletilme süresi arasındaki ilişki dinamik korozyon testi vasıtasıyla incelenmişltir. Hem statik hem de dinamik testlerde ki korozyon hızı, örneklerin ağırlık kaybı hesaplanarak hesaplanmıştır. Statik testlerde düşük pH değerlerinde korozyon hızı daha fazla olmuştur ( pH = 6 minimum; pH = 4 maksimum ). Ayrıca, statik korozyon testi esnasında korozyon hızının ilk iki günde yüksek olduğu; artan gün sayısı ile azaldığı gözlemlenmiştir. Artan yüzey kalma gerilmesi, özellikle de pH = 4 iken, korozyon hızını arttırmıştır. İkinci bölümde, örneklerin bir kısmı oksitleyici içeren silika bazlı karışım ve polimerik ped ile bir kısmı ise, yalnızca oksitleyici ve aşındırıcı kâğıt vasıtasıyla kimyasal-mekanik parlatma işlemine tabi tutulmuştur. Parlatma işleminden elde edilen yüzeyler korozyon davranışlarının belirlenebilmesi için farklı akış hızları ve pH değerlerinde test edilmiştir. Akışın yüzey pürüzlülüği üzerindeki etkisi, geliştirilen test düzeneği ile türbülanslı akış ortamında test edilmiştir. Ayrıca, potansiyodinamik analizler ile yüzeylerin elektrokimyasal davranışları da incelenmiştir. Sonuçlar, oksitleyici içeren silika bazlı karışım ile parlatılmış örneklerin korozyona karşı oksitleyici içeren aşındırıcı kağıt ile cilalanmış örneklerden daha dayanıklı olduğunu göstermiştir. Bu durum, malzeme yüzeyinde oluşan ve koruyucu bir tabaka görevi gören oksit katmanı ile açıklanabilir. Ayrıca, silika bazlı karışımda bulunan hidrojen peroksitin ıslanabilirlik, yüzey pürüzlülüğü ve sertliği üzerindeki etkileri temas açısı ölçümü, profilmetre, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Mikro Sertlik Ölçüm Cihazı ile incelenmiştir. Son bölümde, mekanik ve kimyasal mekanik parlatma işlemi ile hazırlanan ve sol-gel yöntemi ile kaplanan örneklerin korozyon davranışları incelenmiştir. Yapılan testlerde kaplanmış olan örneklerin, kaplanmamış olanlara kıyasla asidik ortamda korozyona karşı daha dayanıklı olduğu gözlemlendi. Çalışmada statik korozyon testi sırasında yedi gün boyunca, 24 saatte bir yapılan ölçümler sonucunda korozyon hızı ilk 48 boyunca lineer olmultur. Kurulan test düzeneği ile gerçekleştirilen dinamik korozyon testi, aynı akış hızında gerçekleştirilen testlerde korozyon hızının zamanla azaldığı; ancak kritik bir hızın altında akış hızı ile korozyon hızı arasında doğrusal bir korelasyon gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, pH değeri 4 iken kritik akış hızının üstünde dahi korozyon hızı artmıştır. Bu durum, asidik ortamın çelik malzemenin korozyonu üzerinde akış hızından daha etkili olması ile açıklanabilir. Dinamik korozyon için bu vaka dışında ki bütün diğer vakalarda korozyon hızı ve zaman arasında ters bir ilişki gözlemlenmiştir. Aynı bağıntı statik korozyon için de gözlemlenmiş ve bu durum, yapılmış diğer bilimsel çalışmalar ile paralellik göstermektedir.